Comment choisir un four à soudure par refusion pour assembler efficacement vos circuits imprimés

Que vous soyez ingénieur électronicien comme moi, ou amateur en électronique, les fours à soudure par refusion permettent d'assembler les cartes de circuits imprimés rapidement et simplement. Si vous avez assemblé des cartes avec des circuits imprimés denses comportant de nombreux composants de petite taille ou des périphériques BGA (matrice à bille), vous avez sans doute entendu parler des fours à soudure par refusion. Là où l'amateur ambitieux pourra choisir de fabriquer une  « enceinte à refusion » à partir d'un mini-four du commerce, de nombreuses sociétés peuvent économiser du temps et des ressources avec l'achat d'un four à refusion professionnel. Cet article passe en revue les éléments à prendre en compte lors du choix d'un four à refusion pour répondre à vos besoins. 

Transformez votre vieux mini-four en four à soudure par refusion ""fait-maison", à l'aide d'un simple micro-contrôleur et de quelques thermocouples. 

Pour rappel : Le processus de soudure à refusion

La soudure à refusion permet d'assembler, très rapidement, des circuits imprimés à haute densité dont la soudure manuelle pourrait s'avérer difficile même pour les ingénieurs et techniciens PCB les plus expérimentés. Pour commencer, une pâte à braser qui contient aussi bien la brasure que le flux de soudure, est appliquée grâce à un pochoir correspondant au circuit imprimé fabriqué. Les composants sont placés en position et habituellement maintenus en place grâce à la nature adhésive de la pâte à braser. Enfin, le circuit imprimé est placé à l'intérieur du four à refusion pour démarrer le processus de montée en température.

Le processus de soudure par refusion repose sur le chauffage par convection, similaire à un four domestique. La température de l'air chaud dans le four suit un profil thermique qui fournit un taux de chaleur et de refroidissement optimal pour la pâte à braser et les composants choisis. Les fabricants de produits électroniques proposent des profils thermiques qui seront un bon point de départ. Ceci dit, le profil thermique doit parfois être modifié afin d'obtenir de meilleures performances de soudure pour vos circuits imprimés.

Un profil thermique est constitué de quatre zones principales de température : préchauffage, séchage, refusion et refroidissement. Ces températures doivent être suffisamment faibles pour préserver l'intégrité des composants de la carte, mais suffisamment élevées pour faire fondre la pâte à braser. Il existe plusieurs sociétés qui vendent des fours à refusion, mais passons en revue les éléments à prendre en compte avant d'en acheter un.

Soudure par refusion : Schéma typique d'un profil thermique de refusion https://www.elektormagazine.com/magazine/elektor-200712  

Gagnez du temps avec les profils thermiques

En fonction de votre budget, vous pouvez acheter un four à refusion pour 50 €, 50 000 € ou entre les deux. J'ai utilisé aussi bien un « four à refusion » à 50 €, entendez un mini-four du commerce, et des fours à refusion plus onéreux et plus sophistiqués. Chacun d'eux présente des avantages et des inconvénients.

L'avantage des fours à refusion haut de gamme est la possibilité de programmer différents profils thermiques personnalisés et de les sauvegarder dans le logiciel intégré au four. Cette capacité est indispensable si vous avez différents types de circuits à assembler. À titre d'illustration, un circuit imprimé de petite taille chauffera beaucoup plus rapidement qu'un circuit de grande taille ; un profil thermique plus court pourra donc être créé pour obtenir une soudure beaucoup plus rapide pour votre circuit imprimé.

Par ailleurs, des applications respectueuses de l'environnement pourront nécessiter une pâte à braser sans plomb, qui a une température de fusion plus élevée par rapport aux pâtes à braser traditionnelles qui contiennent du plomb. Les profils thermiques personnalisés vous offriront la flexibilité de souder de manière efficace différents types de circuits imprimés avec différents types de pâtes à braser.

Outre les profils thermiques, il faut aussi tenir compte de la précision et des capteurs de température dans le processus de refusion. Les fours à refusion sont habituellement dotés d'un ou de plusieurs thermocouples qui mesurent la température intérieure. Ces capteurs permettent au four de chauffer et de refroidir aux températures souhaitées. Tout comme pour le four de votre cuisine, les fours à refusion ont des zones chaudes, des zones froides, et la température n'est pas exacte à 100 %. Si vous achetez un four à refusion doté de plusieurs thermocouples, vous pourrez vous assurer que toutes les parties de votre circuit imprimé seront chauffées efficacement, pour un circuit bien « cuit ».

Pensez à la taille idéale de votre four

Maintenant que vous avez pensé à la performance thermique dont vous avez besoin pour votre soudure à refusion, vous devez penser à la taille du four. Si vous avez besoin de placer votre four sur une table ou un banc de travail dans votre espace de travail, alors un four à refusion d'entrée ou de milieu de gamme sera parfait. Ces fours conviennent à ceux qui réalisent peu d'assemblage de circuits, ou qui ont un budget serré, et peuvent coûter entre 50 et 10 000 €. Si votre budget est encore plus restreint que 50 €, vous pourriez construire votre propre four à refusion à l'aide d'un micro-contrôleur et d'un mini-four du commerce. Imaginez cela : vous pourriez assembler vos circuits imprimés en pyjama, dans le confort de votre cuisine !

Les fours à refusion haut de gamme sont habituellement des appareils autonomes de grande taille, convenant à un espace en usine et pouvant coûter 10 000 € et plus. Ces fours offrent généralement une capacité de température plus élevée, des tolérances de températures plus strictes et une capacité de refusion de volumes de circuits imprimés plus importants. Un tapis roulant fait avancer les circuits à travers différents compartiments du four, à différentes températures. Par ailleurs, les fours haut de gamme permettent un temps de montée en température et de refroidissement plus rapide, grâce à des éléments de chauffe et de refroidissement plus efficaces.

En règle générale, la soudure par refusion est plus rapide et plus précise que la soudure à la main.

Les points à retenir

De nombreux ingénieurs et sociétés peuvent gagner du temps et économiser avec l'acquisition d'un four à soudure par refusion. En règle générale, la soudure par refusion est plus rapide et plus précise qu'une soudure à la main ; si possible, je privilégie donc toujours la refusion. Si vous avez un budget serré, vous trouverez de nombreux fours à refusion bon marché, qui offrent des profils thermiques pour un gain de temps, et une performance thermique correcte. Si vous avez plus d'argent, un four à refusion haut de gamme vous permettra d'assembler une grande quantité de circuits imprimés avec une précision thermique exceptionnelle. Si vous hésitez entre les deux, tenez compte de la vitesse et du nombre de circuits imprimés que vous devez souder à un moment donné : un four haut de gamme pourrait vous faciliter la tâche si vous comptez produire de gros volumes de circuits imprimés.

Quels que soient votre budget et votre expérience en matière de soudure par refusion, CircuitStudio vous aide à concevoir des circuits imprimés qui fonctionnent bien, quel que soit le four que vous utilisez pour leur refusion.